Déformation thermique et évolution de la microstructure des tubes soudés à parois épaisses

Tuyau soudé à paroi épaisse est une sorte de superalliage à base de nickel renforcé par précipitation et difficile à déformer. Sa composition est similaire à celle de l'alliage ЭИ929 de l'ex-Union soviétique. Le renforcement en solution solide des éléments d'alliage et le renforcement par précipitation de la phase γ' sont très élevés. Il présente une excellente résistance à l'oxydation, une résistance à la corrosion à chaud, une limite d'élasticité, une résistance à la traction et une résistance au fluage à haute température. Il est principalement utilisé dans des environnements présentant des températures élevées, des contraintes complexes et des milieux corrosifs, tels que la fabrication d'aubes de turbine de moteur. En raison de la gamme relativement étroite de paramètres de travail à chaud de l'alliage, lorsqu'il est utilisé pour le forgeage à chaud d'aubes de travail de turbine, les pièces forgées sont sujettes à des défauts tels qu'une instabilité structurelle et des fissures, ce qui entraîne un taux de rejet élevé. Par conséquent, il est d’une grande importance d’étudier le comportement de déformation à chaud de l’alliage dans différentes conditions de déformation à chaud pour obtenir des pièces forgées qualifiées. Les chercheurs ont analysé le comportement rhéologique de l'alliage grâce aux données obtenues lors de l'expérience de compression à haute température du tube soudé à paroi épaisse, a établi l'équation constitutive du tube soudé à paroi épaisse dans la plage des paramètres de déformation thermique, et étudié l'effet de la température de déformation et de la vitesse de déformation sur la microstructure de l'alliage.

La matière première utilisée dans l'expérience est une barre laminée à chaud pour un tube soudé à paroi épaisse, et la structure originale est principalement composée de grains équiaxes d'une granulométrie de 10 à 30 μm. La barre est transformée en un échantillon cylindrique de Φ8 mm × 12 mm, et les deux extrémités de l'échantillon sont traitées avec des rainures peu profondes pour stocker des lubrifiants à haute température, et le test de compression isotherme est effectué sur une machine d'essai Gleeble-1500. La température de déformation est de 1 090, 1 120, 1 150 et 1 180 ℃, le taux de déformation est de 0,1, 1, 10, 50 s-1 et le degré de déformation maximal est d'environ 60 %. Pendant l'expérience, la machine d'essai collecte et calcule automatiquement les données de course, de charge, de contrainte et de déformation. Une fois la déformation terminée, l'échantillon est refroidi à l'eau, puis l'échantillon est coupé longitudinalement, broyé et poli, puis corrodé par une solution CuSO4 (20 g) + H2SO4 (5 ml) + HCl (50 ml) + H20 (100 ml), et observé au microscope métallographique Microstructure de l'alliage. Les résultats ont montré que :

1. Lorsque le tube soudé à paroi épaisse est déformé dans différentes conditions, à mesure que la déformation augmente, un ramollissement rhéologique se produit. La raison du ramollissement rhéologique est que l’alliage subit une recristallisation dynamique lors de la déformation thermique. À mesure que la vitesse de déformation diminue, la déformation à laquelle la contrainte d'écoulement atteint son maximum et la contrainte maximale diminuent.

2. Une équation constitutive pour la déformation à haute température de tube soudé à paroi épaisse est établie. La valeur calculée de l'équation est en bon accord avec la valeur expérimentale et les erreurs relatives sont toutes inférieures à 8 %, ce qui indique que l'équation décrit avec précision le comportement rhéologique de l'alliage lors de la déformation thermique.

3. La température de déformation a un effet significatif sur la microstructure du tube soudé à paroi épaisse. Avec l'augmentation de la température, la recristallisation dynamique est suffisante, la taille des grains devient plus grande et l'uniformité de la structure des grains augmente ; avec l'augmentation de la vitesse de déformation, la taille des grains diminue d'abord puis augmente. Lorsque la vitesse de déformation est de 1s-1, la structure des grains est relativement fine.